重点基于niosⅱ的虹膜识别系统的设计

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1、CN172基于NiosⅡ的虹膜识别系统重庆大学电子信息工程AdvisorName:何伟MembersNo.NameEnglishName1林英撑linyingcheng2刘平净liupingjing3赖琴laiqinProjectPaper1.设计概述(PreliminaryPaper)   人们在迈进数字时代的过程中，对身份验证方法的准确性和便捷性的需求不断提高。传统的身份验证方法主要包括身份标志物（如钥匙、证件等）连同身份标志信息（如账号、密码等），或以上二者的结合（如银行卡等）。人们在使用过程中发现，他们都存在着一样的缺点：易于遗失和伪造。而且传统的身

2、份验证系统并不能有效的识别持有这些身份标志事物的人是否是真正的拥有者。因此，一旦被冒充，真正的拥有者将遭受极大的损失。随着光电技术、微计算机技术、图像处理技术与模式识别等技术的快速发展，出现了一种崭新的人体生物特征识别技术，这就是依靠人体生物特征来进行人的身份验证的一种高科技识别。人体特征识别方法，也叫生物特征识别方法，是指利用人的独特的生理及行为特征进行鉴别的身份验证的技术手段。目前，常用的生物特征识别技术所用的生物特征有基于生理特征的如人脸、指纹、虹膜，也有基于行为特征的如笔迹、声音等。   人体特征的鉴别方法有很多种。在任何生物特征中，指纹相对稳定但录

3、取指纹不是非侵犯性的。脸像特征具备很多优点（如主动性、非侵犯性和用户友好等），但脸像特征随年龄而变化，可靠性不高，而且容易被伪装。声音特征具备和脸像特征相似的优点，但他随年龄、健康状况和环境等因素而变化，而且说话人识别系统也容易被录音所欺骗，容易被伪造。虹膜特征识别解决了这些问题，还具备上述其他生物特征所不具备的一些特性，故近年来虹膜识别技术被认为是最有前途的生物识别技术之一。   虹膜识别系统包括虹膜图像采集装置和虹膜识别软件算法两部分，是一项门槛很高的高新技术。虹膜识别技术在20世纪90年代前只有世界上少数的企业掌握其核心技术，技术水平也没有达到实际使用

4、的程度，但随着科学技术的不断进步，现在虹膜识别的技术水平已经达到1秒钟完成100万次图像比对，并且错误率低于百万分之一，被公认为可靠性最高的生物识别技术，并且开始进入实际应用阶段。   虹膜识别的主要应用领域包括：（1）高端门禁：国家机关、企事业单位、科研机构、高档住宅楼、银行金库、保险柜、枪械库、档案库、核电站、机场、军事基地、保密部门、计算机房等的出入控制。（2）公安刑侦：流动人口管理、出入境管理、身份证管理、驾驶执照管理、嫌疑犯排查、抓逃、寻找失踪儿童、司法证据等。（3）医疗社保：献血人员身份确认、社会福利领取人员、劳保人员身份确认等。（4）网络安全：

5、电子商务、网络访问、电脑登录等。（5）其它应用：考勤、考试人员身份确认、信息安全等。随着远距离虹膜图像获取技术的成熟以及识别算法性能的进一步提升，虹膜识别应用于日常生活已经成为可能。   近年来，随着现场可编程逻辑阵列(FPGA)器件的发展，SOPC技术的成熟，使得采用NiosⅡ软核处理器在FPGA上实现虹膜识别算法成为可能。NiosII软核处理器是Altera公司推出的嵌入在其FPGA内部的32位软核处理器，且其内核仅占用很少的逻辑资源，另外它的可配置程度极高，不但可以根据用户需求加入各种标准接口如各种外部存储器、以太网控制器、IDE驱动器、USB接口等，

6、也可以将用户自己定义的接口模块和逻辑模块加入其中，必要的时候还可以在NiosII软核中加入实时操作系统，来实现对多任务的调度，这让用户可以随心所欲的构件完全符合系统要求的处理器结构。对于虹膜识别系统，我们很容易构建满足系统需求的处理器结构，在FPGA外部只需要添加配置芯片、SDRAM，FLASH加上虹膜采集设备就可以构成一个完整的虹膜采集系统硬件平台，很好的体现了SOPC的设计思想，使系统具有结构简单，成本低廉，保密性好的特点。在系统性能上，系统可以利用FPGA的并行处理能力提高系统性能，如采用定制自定义模块用硬件实现耗时大的软件算法模块提高系统性能，也可以

7、采用NiosⅡ处理器的自定义指令方式用硬件实现部分复杂算法片段，方便的在软件程序中调用，大大提高了程序执行效率,另外还可以用新推出的C2H工具直接将一些软件程序进行硬件化，提高系统性能，这些多很好的保证了本系统很高的处理速度，具有很好实时性。   系统采用的开发平台是terasIC公司为Altera公司设计的DE1开发板。DE1开发板上采用主控FPGA芯片是EP2C20，片上资源极其丰富以及其本身优异的性能使之完全可以满足复杂度不是特别高的系统开发，另外DE1开发板上也为用户提供了丰富的接口和存储器资源以及非常全面的接口，使用户可以在其上进行各种系统的开发和

8、设计。EP2C20芯片上大量的逻辑资源、片上存储器、